Fiche technique LTW-C230DS - LED SMD à montage inversé InGaN Blanc - 20mA - 72mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une LED SMD (Dispositif à Montage en Surface) haute luminosité à montage inversé. Le composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisés et est conforme aux normes RoHS et produit vert. Son application principale est dans le rétroéclairage et les fonctions d'indicateur au sein de l'électronique grand public, des équipements de bureau et des dispositifs de communication où un éclairage compact et fiable est requis.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est conçu pour fonctionner dans des limites environnementales et électriques strictes afin d'assurer une fiabilité à long terme. Les valeurs maximales absolues définissent les seuils au-delà desquels des dommages permanents peuvent survenir.

• Dissipation de puissance :72 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur dans toute condition de fonctionnement.
• Courant direct de crête :100 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms, typiquement pour des tests brefs ou des scénarios d'alimentation spécifiques.
• Courant direct continu :20 mA. C'est le courant direct continu recommandé pour un fonctionnement standard, équilibrant luminosité et longévité.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La LED est conçue pour fonctionner correctement dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-55°C à +105°C. Le dispositif peut être stocké sans dégradation dans ces limites.
• Condition de soudure infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Ceci définit la température de pic et la durée que la LED peut supporter pendant un processus standard de soudure par refusion IR.

Note critique :Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner sous une tension inverse. L'application d'une tension inverse continue peut provoquer une défaillance immédiate.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C et définissent la performance typique de la LED.

• Intensité lumineuse (Iv) :180 - 450 mcd (millicandela) à un courant direct (IF) de 20 mA. La valeur réelle pour une unité spécifique se situe dans cette plage et est classée par un code de bin.
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. Ce large angle de vision indique un diagramme d'émission Lambertien ou quasi-Lambertien, adapté à l'éclairage de surface.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :Les valeurs typiques sont x=0,294, y=0,286 (mesurées à IF=20mA). Ces coordonnées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931 définissent le point blanc de la LED. Une tolérance de ±0,02 est appliquée à ces coordonnées.
• Tension directe (VF) :2,8 - 3,6 Volts à IF=20mA. La chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement, utilisée pour la conception du circuit d'alimentation.
• Courant inverse (IR) :10 μA (max) à une tension inverse (VR) de 5V. Cette condition de test est uniquement pour la caractérisation ; le dispositif ne doit pas être utilisé en polarisation inverse.

Notes de mesure :L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un équipement étalonné sur la courbe de réponse photopique de l'œil CIE. Des précautions contre les décharges électrostatiques (ESD) sont obligatoires lors de la manipulation pour éviter les dommages.

3. Explication du système de binning

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en bins de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de tension, de luminosité et de couleur.

3.1 Bins de tension directe (VF)

Les LED sont catégorisées en fonction de leur tension directe à 20mA. Chaque bin a une tolérance de ±0,1V.

• D7 :2,80V - 3,00V
• D8 :3,00V - 3,20V
• D9 :3,20V - 3,40V
• D10 :3,40V - 3,60V

3.2 Bins d'intensité lumineuse (IV)

Les LED sont triées par leur sortie lumineuse minimale, avec une tolérance de ±15% dans chaque bin.

• Bin S :180 mcd - 280 mcd
• Bin T :280 mcd - 450 mcd

3.3 Bins de teinte (Couleur)

Le point de couleur blanc est défini dans des quadrilatères spécifiques sur le diagramme CIE 1931, étiquetés S1, S2, S3 et S4. Chaque bin a des limites de coordonnées (x, y) précises avec une tolérance de ±0,01. Ce système assure l'uniformité de couleur entre plusieurs LED dans un assemblage.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex., Fig.6 pour l'angle de vision), leur interprétation est cruciale pour la conception.

• Courbe IV (Courant vs. Tension) :Cette courbe est non linéaire. La tension directe (VF) spécifiée est au courant de fonctionnement typique (20mA). Alimenter la LED à un courant plus faible entraînera une VF plus basse, et vice versa. Ceci est critique pour concevoir des pilotes à courant constant.
• Intensité lumineuse vs. Courant (Courbe LI-I) :La sortie lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct jusqu'à un certain point. Dépasser le courant continu maximal (20mA) peut augmenter temporairement la sortie mais réduira drastiquement la durée de vie et peut provoquer une défaillance catastrophique.
• Dépendance à la température :La performance des LED est sensible à la température. Typiquement, la tension directe diminue avec l'augmentation de la température de jonction, tandis que l'efficacité lumineuse (sortie lumineuse par watt électrique) diminue également. Les paramètres spécifiés sont à 25°C ; un déclassement peut être nécessaire pour les environnements à haute température.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un contour de boîtier standard EIA pour composants à montage inversé. Les tolérances dimensionnelles clés sont de ±0,10 mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte une lentille jaune qui abrite la puce semi-conductrice InGaN.

5.2 Identification de la polarité

En tant que composant à montage inversé, la polarité (anode/cathode) est indiquée par la structure du boîtier ou un marquage sur la bande et la bobine. L'orientation correcte lors du placement est essentielle pour la fonction du circuit.

5.3 Patron de pastilles de soudure suggéré

Un patron de pastilles (empreinte) recommandé est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et une gestion thermique pendant la soudure par refusion. Respecter ce patron minimise le phénomène de "tombstoning" et améliore la fiabilité.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

La LED est compatible avec les processus de refusion infrarouge (IR). Un profil recommandé est fourni, conforme aux normes JEDEC.

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes pour permettre un chauffage uniforme et l'activation de la pâte.
• Température de pic :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (au pic) :Maximum 10 secondes. Le composant ne doit pas être soumis à cette température de pic plus de deux fois.

Note :Le profil réel doit être caractérisé pour la conception spécifique du PCB, la pâte à souder et le four utilisés.

6.2 Soudure manuelle (si nécessaire)

Si un soudage manuel est requis, une extrême prudence est de mise :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Durée de soudure :Maximum 3 secondes par pastille.
• Fréquence :Un seul cycle de soudure est autorisé pour éviter les dommages thermiques à la lentille en époxy et à la puce semi-conductrice.

6.3 Conditions de stockage

La sensibilité à l'humidité est un facteur critique pour les composants SMD.

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans l'année suivant la date d'emballage.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants doivent être refondus par IR dans les 672 heures (28 jours) suivant l'exposition. Pour un stockage plus long, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote. Les composants exposés plus d'une semaine doivent être cuits à 60°C pendant au moins 20 heures avant soudure.

6.4 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés pour éviter d'endommager le boîtier ou la lentille de la LED.

• Solvants recommandés :Alcool éthylique ou alcool isopropylique.
• Procédure :Immerger à température normale pendant moins d'une minute si le nettoyage est absolument nécessaire.
• À éviter :Liquides chimiques non spécifiés.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans un emballage standard de l'industrie pour les machines de placement automatique.

• Bande porteuse :8 mm de large.
• Diamètre de la bobine :7 pouces.
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (pour les restes) :500 pièces.
• Couvercle des alvéoles :Les alvéoles vides sont scellées avec un ruban de couverture.
• LED manquantes :Maximum deux LED manquantes consécutives autorisées, conformément aux spécifications ANSI/EIA 481.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Utilisation prévue

Cette LED est conçue pour les équipements électroniques ordinaires, y compris les dispositifs de bureautique, les équipements de communication et les appareils ménagers. Elle n'est pas homologuée pour les applications critiques pour la sécurité où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par ex., aviation, dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales). Pour de telles applications, une consultation avec le fabricant pour des grades haute fiabilité est obligatoire.

8.2 Conception de circuit

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct à 20 mA continu ou moins. Ne pas connecter directement à une source de tension.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible (72 mW), assurer une surface de cuivre adéquate sur le PCB autour des pastilles de soudure aide à dissiper la chaleur, surtout à haute température ambiante ou lors d'un fonctionnement au courant maximal.
• Protection ESD :Intégrer une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est dans un emplacement exposé (par ex., un indicateur de panneau avant). Toujours suivre les procédures de manipulation sécurisées contre les ESD pendant l'assemblage.

8.3 Conception optique

• Le large angle de vision de 130 degrés offre une bonne visibilité hors axe, le rendant adapté aux indicateurs d'état qui doivent être vus sous différents angles.
• Pour les applications de rétroéclairage, des guides de lumière ou des diffuseurs peuvent être nécessaires pour obtenir un éclairage uniforme sur une surface.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principales caractéristiques différenciantes de ce composant sont saconception à montage inverséet sa technologieblanche à base d'InGaN emission.

• Montage inversé vs. Vue de dessus :Les LED à montage inversé (ou vue par le bas) émettent de la lumière à travers le substrat et par le côté du boîtier opposé à la surface de montage. C'est idéal pour les applications où la LED est montée sur la face inférieure d'un PCB et où la lumière doit traverser un trou ou un guide de lumière, créant une apparence élégante et affleurante.
• Technologie InGaN Blanc :Les semi-conducteurs InGaN (Nitrures de Gallium-Indium) sont utilisés pour produire de la lumière bleue. La lumière blanche est généralement obtenue en recouvrant la puce bleue d'un phosphore jaune. Cette technologie offre une haute efficacité, un bon potentiel de rendu des couleurs et une longue durée de vie par rapport aux technologies plus anciennes.
• Conformité RoHS et verte :Le dispositif est exempt de substances dangereuses restreintes comme le plomb et le mercure, le rendant adapté aux marchés mondiaux avec réglementations environnementales.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V sans résistance ?

No.La tension directe varie de 2,8V à 3,6V. Connecter une alimentation 3,3V directement pourrait entraîner un courant dépassant 20 mA pour de nombreuses unités (surtout celles des bins de tension D7 ou D8), conduisant à une dégradation rapide ou une défaillance. Une résistance limitatrice de courant ou un régulateur est toujours requis.

10.2 Que signifie le code de bin sur le sachet ?

Le code de bin indique le groupe de performance pour ce lot spécifique de LED. Il combine généralement les codes pour l'Intensité Lumineuse (IV), la Tension Directe (VF) et la Teinte (Couleur). Par exemple, un code pourrait être "T-D8-S2", signifiant qu'il appartient au bin de luminosité T, au bin de tension D8 et au bin de couleur S2. Cela permet une sélection précise pour les applications critiques en couleur ou luminosité.

10.3 Comment interpréter le Diagramme de Chromaticité et les bins S1-S4 ?

Le diagramme CIE 1931 est une carte des couleurs. Les coordonnées (x, y) de la fiche technique (par ex., 0,294, 0,286) placent un point représentant la couleur blanche de la LED. Les bins S1-S4 sont des zones définies (quadrilatères) sur cette carte. Toutes les LED d'un bin donné auront des coordonnées de couleur tombant dans sa zone spécifique, assurant une correspondance de couleur visuelle entre différentes unités.

10.4 Pourquoi l'humidité de stockage est-elle si importante ?

Les boîtiers SMD peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudure par refusion à haute température, cette humidité absorbée peut se transformer rapidement en vapeur, créant une pression à l'intérieur du boîtier. Cela peut conduire au "popcorning" – délamination interne ou fissuration de la lentille en époxy ou de la colle de la puce, entraînant une défaillance immédiate ou une fiabilité à long terme réduite. Les directives de stockage empêchent une absorption excessive d'humidité.

11. Exemple d'application pratique

11.1 Conception d'un indicateur d'état sur PCB

Scénario :Une carte à base de microcontrôleur nécessite un indicateur de mise sous tension. La LED sera montée sur la face inférieure du PCB, éclairant vers le haut à travers un petit trou percé.

1. Sélection du composant :Choisir une LED du bin de luminosité "T" pour une bonne visibilité. Pour une conception simple, sélectionner un bin de tension moyen comme "D8" ou "D9". Le bin de couleur peut être standard sauf si une teinte blanche spécifique est critique.
2. Conception schématique :Connecter l'anode de la LED (via la résistance limitatrice de courant) à une broche GPIO du microcontrôleur configurée en sortie. Connecter la cathode de la LED à la masse. Inclure une empreinte pour la résistance limitatrice de courant.
3. Calcul de la résistance limitatrice de courant :En supposant une alimentation microcontrôleur de 3,3V (Vcc), une VF typique de 3,2V (du bin D8), et un IF souhaité de 15mA (pour une durée de vie plus longue et une puissance plus faible).
   R = (Vcc - VF) / IF = (3,3V - 3,2V) / 0,015A = 6,67 Ω. Utiliser la valeur standard la plus proche, par ex., 6,8 Ω. Vérifier la puissance nominale : P = I²R = (0,015)² * 6,8 = 0,00153W, donc une résistance standard 1/10W (0,1W) est largement suffisante.
4. Implantation PCB :Placer la LED sur la couche inférieure. Utiliser les dimensions de pastilles de soudure recommandées de la fiche technique. S'assurer que le trou dans le masque de soudure supérieur (pour l'émission de lumière) est aligné avec la zone émissive de la LED. Prévoir un léger thermique sur les pastilles si elles sont connectées à de grands plans de masse/alimentation.
5. Assemblage :Suivre les directives du profil de refusion IR. Après assemblage, inspecter visuellement les joints de soudure.

12. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice en matériaux InGaN. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Là, ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique des couches InGaN détermine la longueur d'onde d'émission primaire (bleue). Pour produire de la lumière blanche, une partie de cette lumière bleue est absorbée par un revêtement phosphore YAG dopé au cérium (YAG:Ce) sur la puce, qui la ré-émet sous forme de lumière jaune à large spectre. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçu par l'œil humain comme blanc.

13. Tendances technologiques

L'industrie de l'éclairage à semi-conducteurs continue d'évoluer. Les tendances générales pertinentes pour des composants comme celui-ci incluent :

• Efficacité accrue (Lumens par Watt) :Des améliorations continues dans la croissance épitaxiale, la conception des puces et la technologie des phosphores augmentent la sortie lumineuse pour la même entrée électrique, réduisant la consommation d'énergie.
• Qualité de couleur améliorée :Développement de mélanges multi-phosphores et de structures semi-conductrices novatrices (par ex., points quantiques) pour atteindre des valeurs d'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) plus élevées et un réglage de couleur plus précis, allant au-delà des points blancs standards.
• Miniaturisation :La tendance vers une électronique plus petite et plus dense pousse vers des LED dans des empreintes de boîtier toujours plus petites tout en maintenant ou améliorant les performances optiques.
• Fiabilité et durée de vie améliorées :Les progrès dans les matériaux de boîtier, les méthodes de collage des puces et la stabilité des phosphores prolongent la durée de vie opérationnelle et la fiabilité des LED, surtout dans des conditions de haute température et haute humidité.
• Intégration intelligente :Une tendance croissante est l'intégration de circuits de contrôle (pilotes, capteurs) directement avec la puce LED ou dans le boîtier, permettant des fonctionnalités d'éclairage intelligent.